【正文】 1 河南職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計（論文） 題目： xk100 立式數控銑床的設計 系（分院） 機電管理系 學生姓名 穆嘉明 學 號 08311039 專業(yè)名稱 數控加工 指導教師 李松齡 2022 年 3 月 15 日 2 河南職業(yè)技術學院機電工程系 畢業(yè)設計（論文）任務書 姓 名 穆嘉明 專 業(yè) 數加 班 級 105 畢業(yè)設計（論文） 題 目 xk100立式數控銑床的設計 畢業(yè)設計（論文）選題的目的與意義 當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數控技術，以提高制造能力和水 平，提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數控技術及數控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數控技術及其產業(yè)，而且在 “ 高精尖 ” 數控關鍵技術和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。總之，大力發(fā)展以數控技術為核心的先進制造技術已成為世界各發(fā)達國家加速經濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。 畢業(yè)設計（論文）的資料收集情況（含指定參考資料） ① 中國機床工具工業(yè)協(xié)會 行業(yè)發(fā)展部 .CIMT2022 巡禮［ J］ .世 界制造技術與裝備市場， 2022(3)： 1820. ② 梁訓王宣 ,周延佑 .機床技術發(fā)展的新動向［ J］ .世界制造技術與裝備市場，2022(3)： 2128. ③ 中國機床工具工業(yè)協(xié)會 數控系統(tǒng)分會 .CIMT2022 巡禮［ J］ .世界制造技術與裝備市場， 2022(5)： 1317. 畢業(yè)設計（論文）工作進度計劃 1． 2022年 11月初接受論文作業(yè) 2． 2022年 11月中旬提交論文題目 3． 2022年 11月下旬，通過到圖書館及上網查找有關論文資料，提交論文提綱 4． 2022年 11月 — 2022年 12月提交論文初稿及修改論文內容 5． 2022年 12月定稿 接受任務日期 2022年 11月 15 日 要求完成日期 2022 年 3 月 15 日 學生簽名： 年 月 日 指導教師簽名： 2022 年 月 日 系（分院） 主任（院長）簽名： 年 月 日 3 畢業(yè)設計（論文）指導教師評閱意見表 姓 名 穆嘉明 學 號 08311039 性 別 男 專 業(yè) 數加 班 級 105 畢業(yè)設計（論文） 題 目 xk100立式數控銑床的設計 評 閱 意 見 成績 指導教師簽字 2022年 4 月 5日 4 畢業(yè)設計（論文）答辯意見表 姓 名 穆嘉明 學 號 08311039 性 別 男 專 業(yè) 數加 班 級 105 畢業(yè)設計（論文） 題 目 數控機床的應用與維護 答辯時間 地 點 答辯 小組 成員 姓 名 職 稱 學 歷 從事專業(yè) 組 長 成 員 秘 書 答 辯 小 組 意 見 答 辯 成 績： 答辯小組組長簽名： 年 月 日 5 xk100 立式數控銑床的設計 楊柳 [摘要］ 本文根據公司生產加工需要改裝一臺銑床 , 主要用于銑削平面和鉆孔，對主軸部件進行重新設計，但仍要用原來的主軸箱，要求主軸的轉速范圍為 40r/min— 4000r/min，查機械設計手冊確定典型的切削工藝可以求得主軸的切削功率為 ，根據切削功率 pc與主運動傳動鏈的總效率η確定機床傳動的功率Ｐ = KW，然后，根據機床傳遞的功率Ｐ來選擇電機的類型。為了滿足主軸的轉速要求，選擇合適的傳動比和軸承。 [關鍵詞 ] 銑床 主軸 設計 校核 第一章 數控銑床的介紹 數控機床集計算機技術、電子技術、自動控制、傳感測量、機械制造、網絡通訊技術于一體，是典型的機電一體化產品，他的發(fā)展和運用，開創(chuàng)了制造 業(yè)的新時代，數控技術水平的高低已成為衡量一個國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標志，他實現(xiàn)加工機床及生產過程數控化，已成為當今制造業(yè)的發(fā)展方向。數控銑床是一種加工功能很強的數控機床，目前迅速發(fā)展起來的加工中心、柔性加工單元都是在數控銑床、數控鏜床的基礎上產生的，兩者都離不開銑削方式。由于數控銑削工藝最復雜，需要解決的技術問題也最多，因此人們在研究和開發(fā)數控系統(tǒng)及自動編程語言的軟件時，也一直把銑削加工作為重點。 數控技術是當今工業(yè)產品自動化發(fā)展中處于核心地位的一種高技術。第一臺數控機床問世于美國，是為了適應航空工業(yè)制 造復雜零件的需要而產生的， 70年代初以前，美國處于領先的地位， 70 年代中期，前蘇聯(lián)生產的數控機床在數量上趕超美國成為第一。 1981 年，日本超過了其他國家而成為世界上最大的數控機床生產國家。 在國外數控機床的數量中，最多的是普通數控機床，特別是數控車床，但是 6 發(fā)展最快的則是可以自動換刀具的加工中心，目前國際上研制的數控設備則是由加工中心為主體的柔性加工單元及柔性制造系統(tǒng)。 我國的機床數控行業(yè)起步 1961 年，到現(xiàn)在已有 45 年多的歷史了， 70 年代中期開始進入實用階段，但直至 80 年代處由于引進了國外數控系統(tǒng)及其關鍵器件，數控技術生產中才獲得較好的應用，我國目前狀況是：數控系統(tǒng)已形成年產500 套多功能數控機床和 3000 套經濟型數控裝置的能力。我國已建立了以中，低檔數控機床為主的產業(yè)體系， 20世紀 90年代主要發(fā)展高檔數控機床。隨著科學生產力的發(fā)展，機床設備數控化率的提高已是衡量一個國家機械制造業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志。據最近有關資料表明，我國機床總有量 380余萬臺，其中數控機床總數只有 萬臺，即我國機床數控化率還不到 3%，而一些發(fā)達國家早已達到 20%以上，因此，我國機械制造水平與發(fā)達國家相比差距很大，設備陳舊，技術水 平落后，嚴重的影響了生產力的發(fā)展。 提高機床數控化率有兩個途徑：一是購買新的數控機床；二是對舊機床進行數控改造。這對于我國一個機床擁有量極大（其中大部分機床年齡較長），而當前經濟財力又不足的發(fā)展中國家來說，采用舊機床改造來提高設備的先進性和數控化率，是一個及其有效和實用的途徑。 數控機床集計算機技術、電子技術、自動控制、傳感測量、機械制造、網絡通訊技術于一體，是典型的機電一體化產品，他的發(fā)展和運用，開創(chuàng)了制造業(yè)的新時代，數控技術水平的高低已成為衡量一個國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標志，他實現(xiàn)加工機床及生產 過程數控化，已成為當今制造業(yè)的發(fā)展方向。數控銑床是一種加工功能很強的數控機床，目前迅速發(fā)展起來的加工中心、柔性加工單元都是在數控銑床、數控鏜床的基礎上產生的，兩者都離不開銑削方式。由于數控銑削工藝最復雜，需要解決的技術問題也最多，因此人們在研究和開發(fā)數控系統(tǒng)及自動編程語言的軟件時，也一直把銑削加工作為重點。 數控銑床的主要功能 數控銑床可以分為立式、臥式和立臥兩用式數控銑床，數控銑床的應用越來越廣泛，主要具有下列功能： 點位控制功能 利用這一功能，數控銑床可以進行只需要作點位控制的磚孔、擴 孔、忽孔、鉸孔和鏜孔等加工。 7 連續(xù)輪廓控制功能 數控銑床通過直線和圓弧插補，可以實現(xiàn)對刀具運動軌跡的連續(xù)輪廓控制，加工出由直線和圓弧兩種幾何要素構成的平面輪廓工件。對非圓曲線（橢圓、拋物線、雙曲線等二次曲線及對數螺旋線、阿基米德螺旋線和列表曲線等）構成的平面輪廓，在經過直線或圓弧逼近后也可以加工。除此之外，還可以加工一些空間曲面。 刀具半徑自動補償功能 使用這一功能，在編程時可以很方便地按工件實際輪廓形狀和尺寸進行編程計算，而加工中可以使刀具中心自動偏離工件輪廓一個刀具半徑，加工出符合要求的輪廓 表面。也可以利用該功能，通過改變刀具半徑補償量的方法來彌補銑刀制造的尺寸精度誤差，擴大刀具直徑選用范圍及刀具返修刃磨的允許誤差。 刀具長度補償功能 利用該功能可以自動改變切削平面高度，同時可以降低在制造與返修時對刀具長度尺寸的精度要求，還可彌補軸向對刀誤差。 鏡像加工功能 鏡像加工也稱為軸對稱加工。對于一個軸對稱形狀的工件來說，利用這一功能，只要編出一半形狀的加工程序就可完成全部加工了。 固定循環(huán)功能 利用數控銑床對空進行鉆、擴、鉸、鍃和鏜加工時，加工的基本動作是：刀具無切削快速到達孔位 — 慢速切削進給 — 快速退回。對于這種典型化動作，可以專門設計一段程序（子程序）在需要的時候進行掉用來實現(xiàn)上述加工循環(huán)，特別是在加工許多相同的孔時，應用固定循環(huán)功能可以大大簡化程序。 數控銑床的主要特點 高柔性及工序復合化 數控銑床具有柔性（可變性）高和工序復合化的特點。所謂“柔性”即靈活、通用和萬能性，可以適應加工不同形狀工件的自動化機床。數控銑床的發(fā)展已經模糊了粗、精加工工序的概念，打破了傳統(tǒng)的工序界限和分開加工的工藝規(guī)程，可最大限度地提高設備利用率。 數控銑床一般都能完成鉆孔、鏜孔、鉸孔、銑平 面、銑斜面、銑槽、銑曲面（凸輪）、攻螺紋等加工。而且，一般情況下，可以在一次裝夾中，完成所需的加工工序。 加工精度提高 8 目前數控裝置的脈沖當量（即每發(fā)出一個脈沖后滑板的移動量）一般為。高精度的數控系統(tǒng)可達 ，一般情況下可以保證工件的加工精度。另外，數控加工可避免工人的操作誤差，一批加工工件的尺寸同一性比較好（包括工件的主要尺寸和倒角等尺寸的同一性），而且還可以利用軟件進行精度校正和補償，大大提高了產品質量。 生產效率高 零件加工所需要的時間包括機動時間和輔助時間量部分。數 控銑床能夠有效的減少這量部分時間，因而加工生產率比一般銑床高得多。良好的結構剛性允許數控銑床大切削用量的強力切削，有效的節(jié)省了機動時間。數控銑床移動部件的快速移動和定位采用了加速和減速措施，因而選用了很高的空行程運動速度，消耗在快進、快退和定位的時間要比一般銑床少的多。 數控銑床的主軸轉速和進給量都是無級變速的。因此，有利于選擇最佳切削用量。 減輕操作者的勞動強度 數控銑床對零件加工是按事先編好的程序自動完成的。操作者除了操作鍵盤、裝卸工件和中間測量及觀察機床運動外，不需要進行繁重的重復性手工操作，可大 大減輕勞動強度。 由于數控銑床具有以上獨特的優(yōu)點，因此數控銑床已成為機械制造業(yè)的主要設備。但是，數控銑床的編程操作比較復雜，對編程人員的素質要求較高。否則很難發(fā)揮數控銑床的作用。 本文根據公司生產加工需要改裝一臺銑床 ,主要用于銑削平面和鉆孔，對主軸部件進行重新設計，但仍要用原來的主軸箱，要求主軸的轉速范圍為 40r/min— 4000r/min，查機械設計手冊確定典型的切削工藝可以求得主軸的切削功率為，根據切削功率 pc與主運動傳動鏈的總效率η確定機床傳動的功率Ｐ ，然后，根據機床傳遞的功率Ｐ來選擇電機的類型。為了滿足主軸的轉速要求，選擇合適的傳動比和軸承。 第二章 總體設計方案 XK100 立式數控銑床要達到的技術要求：主軸轉速 40 r/min～ 4000r/min，換刀時間 ，換刀的時間靠打刀缸的性能來保證。工作臺的行程 1000 500， 9 工作臺所加工零件的類型為鋁件和一些鋼件。主軸采用 BT50、的刀柄和拉抓。 XK100立式數控銑床具有加工中心的特點，能夠實現(xiàn)自動換刀，自動變速，變速方法采用無級變速加有級變速。無級變速采用交流變頻調速電機，實現(xiàn)兩極變速，變速過 程中齒輪的嚙合通過離合器的得電和失電來實現(xiàn)。為了滿足主軸的轉速要求選擇帶輪的傳動比為 2，減速傳動；齒輪的傳動比為 ，兩對齒輪嚙合，一對齒輪實現(xiàn)增速傳動，另一對實現(xiàn)減速傳動。 XK100立式數控銑床主軸部件的設計主要有軸以及軸上零件、拉桿的設計，選擇合適的電機，滿足切削時的功率要求，選擇電機時根據典型切削工藝求得切削是需要的功率；打刀缸的選擇，首先根據換刀所要達到的時間，其次，根據碟形彈簧拉緊刀柄的力，打刀缸動作是所產生的力應稍大于彈簧的拉緊力。 第三章 電機的選擇 現(xiàn)在的數控銑床能夠實現(xiàn)無級變速或無 級變速加有級變速，數控銑床一般都采用由直流或交流調速電動機作為驅動的電氣無級調速。由于數控銑床的運動調速范圍較大，單靠調速電機無法滿足這么大的調速范圍，另一方面調速電機的功率扭矩特性也難于直接與機床的功率和轉矩要求相匹配。因此，數控機床主傳動變速系統(tǒng)常常在無級變速電機之后串聯(lián)機械有級變速傳動，以滿足機床要求的調速范圍和轉矩特性。 確定主軸傳動功率 數控銑床的加工范圍一般都比較大，所傳動的額定功率可以根據典型切削工藝的情況計算，根據設計